VARIABILIDADE DA RESSURGÊNCIA DE CABO FRIO AO LONGO DO HOLOCENO COM BASE NAS ASSOCIAÇÕES DE FORAMINÍFEROS PLANCTÔNICOS

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1 VARIABILIDADE DA RESSURGÊNCIA DE CABO FRIO AO LONGO DO HOLOCENO COM BASE NAS ASSOCIAÇÕES DE FORAMINÍFEROS PLANCTÔNICOS Alice Cruz Candido da Silva¹; Ana Luiza Spadano Albuquerque¹; Clarissa Mattana de Oliveira¹; Eliza Celis Correa¹; Michelle Morata de Andrade¹; Abdelfettah Sifeddine²; Bruno Jean Turcq¹², Claudia Gutterres Vilela³, Maurício Leal Domingues¹. ¹ Universidade Federal Fluminense ² Institut de Recherche pour le Devellopement (IRD)-França ³ Universidade Federal do Rio de Janeiro. Abstract: It was collected a marine sedimentary profile in Cabo Frio coastal shelf RJ (23 º 11 S and 42 º 47 W), with the aim to verify the upwelling variability during the Holocene. The 274 cmlong profile was collected using a gravity core. Core lithology was descripted and sub-samples were separated each centimeter. The radiocarbon chronology has been performed from 13 samples of organic matter and biogenic carbonate. Planktonic foraminifera were analyzed in 95 samples along the core. Globigerinoides ruber (Gr) and Globigerina bulloides (Gb) were the most abundant species identified along the core. These two species can be considered as markers of the presence Brazil Current and SACW (South Atlantic Central Water), respectively. The Gb/Gr ratio allowed us to tracer a pattern of upwelling variability during the Holocene. The upwelling seems to be stronger between cm, cm, cm, 8-68cm, 57-61cm e 27-3cm. The variation of foraminifera abundance and total organic carbon content (TOC) showed that productivity variability in Cabo Frio coastal shelf can be, at least, partially related to upwelling effects. Palavras-chave: ressurgência, paleoceanografia, foraminíferos planctônicos Introdução As regiões de ressurgência são consideradas áreas de alta produtividade e despertam interesse científico também no que se refere ao contexto climático, já que as ressurgências estão intimamente relacionadas aos fatores atmosféricos. No litoral sudeste do Estado do Rio de Janeiro ocorre a ressurgência costeira Cabo Frio que, embora seja considerada um fenômeno local, intermitente e de baixa amplitude (Valentin, 1984), ela confere a região um microclima peculiar do tipo semiárido quente, com baixas precipitações e altas taxas de evaporação anuais (Barbieri, 1984). Vários estudos sobre os aspectos biológicos e físico-químicos da ressurgência de Cabo Frio foram realizados. Por outro lado, estudos sobre o comportamento da ressurgência durante uma longa escala de tempo são muito recentes. Para este trabalho foi utilizada a distribuição dos foraminíferos planctônicos como ferramenta principal no estudo da variabilidade da ressurgência de Cabo Frio ao longo do testemunho analisado. Os foraminíferos planctônicos têm sido amplamente utilizados em estudos de reconstrução paleoambiental e paleoceanográfica de áreas de ressurgência (Huang et al., 22; Peeters et al., 22; Höll e Mücke, 2), Área de Estudo A região de Cabo Frio está localizada no litoral sudeste do Estado do Rio de Janeiro, entre a latitude S e longitude W (figura 1), onde a orientação NE-SW da

2 costa é interrompida para ser predominantemente E-W. O regime de ventos da região, controlado pelo Anticiclone Subtropical do Atlântico Sul, é predominantemente de direção do quadrante E, com maior freqüência de NE. A intensidade de tais ventos aliada às características topográficas da área resultam no fenômeno da ressurgência costeira. No entanto, durante a passagem de frentes frias que atingem o litoral do Estado do Rio de Janeiro, o padrão dos ventos é modificado quanto à sua direção e velocidade. Os ventos NE, predominantes na primavera-verão, tornam-se enfraquecidos e são substituídos pelos ventos SW durante os eventos de passagens de frentes frias (Moreira da Silva, 1977). Em termos oceanográficos, Cabo Frio é caracterizada pela presença de diferentes massas d água, dentre elas, as águas quentes e oligotróficas da Corrente do Brasil e as águas frias e ricas em nutrientes da Água Central do Atlântico Sul (ACAS) (Svredrup et al. 1942) que afloram na plataforma continental de Cabo Frio nos períodos de ressurgência. A formação desta massa d água se dá na zona de convergência subtropical, onde há confluência da Corrente do Brasil com a Corrente das Malvinas (Valentin, 1994). Assim, durante a primavera-verão, a ACAS ressurge na plataforma continental de Cabo Frio, influenciando as condições ecológica, atmosférica, econômica e social local. Enquanto, no inverno, o ciclo de ressurgência é interrompido (Valentin, 1984) pela passagem de frentes frias que modificando o padrão de circulação atmosférica proporcionam o empilhamento das águas superficiais quentes da Corrente do Brasil próxima à costa, caracterizando a subsidência. Figura 1- Área de Estudo. CF2-2B Metodologia Em agosto de 22, o testemunho CF2-2B, de274cm, foi retirado na plataforma continental de Cabo Frio (coordenadas 23 15' 59S e 41 48' 1W) com auxílio de um Gravity corer, em duplicata, de uma profundidade de 124 metros. Para tal, utilizou-se a logística do Navio Oceanográfico Astrogaroupa, cedido pela Petrobrás. No Laboratório de Estudos Paleoambientais UFF, o testemunho foi aberto em seção longitudinal, descrito quanto à sua litologia e fracionado em subamostras de 1cm que foram pesadas e acondicionadas em freezer para posteriores análises geoquímicas e biológicas. Para geocronologia foram selecionadas 13 amostras de matéria orgânica e carbonatos biogênicos que estão sendo analisadas pelo método 14 C. Para análise do conteúdo de foraminíferos planctônicos foram selecionadas 95 amostras as quais continham 1 cm 3 de sedimentos úmidos. As amostras foram lavadas com a utilização de peneiras de malhas 5, 125 e 63 µm, secas em estufa

3 à 6 ºC durante 24 horas. As análises foram feitas nas amostras provenientes da malha de 125 µm, pois, de acordo com Vicalvi (1997) a fauna cujo tamanho varia entre 25 e 125 µm é a mais representativa para as determinações de mudanças climáticas. Quando necessário, as amostras foram quarteadas e triadas até um total de aproximadamente 2 indivíduos em cada amostra. A identificação dos foraminíferos planctônicos baseou-se em Stainforth et al.(1975), Parker (1962), Kennett e Srinivasan (1983), Bolli (1985), Loeblich e Tappan (1988). As abundâncias absolutas de foraminíferos bentônicos e planctônicos também foram registradas. Para a análise do teor de carbono orgânico total (COT) foram selecionadas 117 amostras ao longo do perfil. Tais amostras foram descarbonatadas com HCl 1N/24h e analisadas em analisador automático CHNS LECO no Laboratório de Geologia da Matéria Orgânica da Universidade de Orleans, França Figura 2 Litologia e geocronologia do testemunho CF2-2B. Idades calibradas com respectivos erros. Idade cal AP ( ) ( ) ( ) ( ) Testemunho CF 22B Prof (cm) Resultados e Discussão ( ) 25 Características Sedimentológicas e Geocronologia A descrição litológica dos sedimentos baseou-se na Munsell Chart e permitiu a identificação de 6 unidades litológicas no testemunho CF2-2B (figura 2): I ( cm) - areia argilosa 4/1-5Y ( dark-gray ); II ( cm) - argila orgânica 4/1-5Y ( darkgray ); III ( cm) - areia argilosa 4/1-5Y ( dark-gray ); IV ( cm) argila arenosa 4/1-5Y ( dark-gray ); V( cm) - argila arenosa 4/1-5Y ( dark-gray ) e VI (171cm ao topo) -argila orgânica 4/2-5Y ( olive-gray ). 274 Paleoressurgência e Paleoprodutividade na região de Cabo Frio As espécies mais abundantes ao longo do testemunho foram Globigerina bulloides, espécie típica de águas frias, é considerada um marcador de ressurgência e tem sido muito utilizada, principalmente, para indicar variações na intensidade da ressurgência (Huang et al., 22; Peeters et al., 22; Farmer et al., 22). Por outro lado, Globigerinoides ruber, espécie típica de águas quentes, representa a predominância da Corrente do Brasil (Boltovskoy, 1959). Assim, foi utilizada a razão Gb/Gr, proposta por Tolderlund e Bé (1971) e registrada, a variação da intensidade da ressurgência ao longo do

4 3 perfil de 274cm de sedimentos, que cobre grande parte do Holoceno da plataforma continental de Cabo Frio. A razão Gb/Gr demostrou alta variabilidade ao longo do período estudado. Foi possível observar fases onde a temperatura das águas de Cabo Frio esteve mais baixa: (1) cm; (2) cm; (3) ; (4) 8-68cm; (5) 57-61cm; (6) 44cm; (7) 4cm; (8) 27-3cm (figura 3), sugerindo a intensificação da ressurgência costeira. A interconexão deste fenômeno com a atmosfera permite sugerir que estas fases de intensificação da ressurgência foram acompanhadas pelo fortalecimento dos ventos alíseos de NE, o que teria promovido um clima mais árido na região. A situação oposta, ou seja, o enfraquecimento da ressurgência foi observada na fase especialmente entre 25 e 111cm. Nesta fase, ocorreu um provável enfraquecimento dos ventos NE, os quais podem Ter sido acompanhados por um aumento na freqüência de frentes frias. Figura 3 Ratio Gb/Gr CF2-2B Razão Gb/Gr No que se refere ao aumento da produtividade devido à ressurgência, considerou-se a abundância de foraminíferos planctônicos e bentônicos e os valores obtidos nas análises do COT. Segundo Marchant et al (1999), o aumento na abundância de foraminíferos pode ser um reflexo do aumento da produtividade durante um determinado período. Além disso, a biomassa de foraminíferos bentônicos covaria com a produtividade, e, como conseqüência, o registro de foraminíferos bentônicos pode ser usado para fornecer uma estimativa independente da quantidade de matéria orgânica introduzida no ecossistema bêntico (Herguera, 1992). Assim, as flutuações na abundância de foraminíferos bentônicos e planctônicos podem indicar a ocorrência de variações da paleoprodutividade da região de Cabo Frio para o perfil de 274 cm analisados. O valores obtidos estiveram entre 55 ind/cm³ em 26 cm e 4186 ind/cm³ em 48 cm para os foraminíferos bentônicos, enquanto, os foraminíferos planctônicos apresentaram valores 3 ind/cm³ em 26cm e 1542 ind/cm³ em 63 cm (figura 4). Figura 4 Concentração volumétrica de foraminíferos bentônicos e planctônicos. 5 F. bentônicos (ind/cm³) F. planctônicos (ind/cm³) Prof. (cm)

5 Estas flutuações apontam períodos de maior paleoprodutividade que coincidem com o fortalecimento da ressurgência e com os períodos de aumento do conteúdo de carbono orgânico total, o qual variou entre 2,4%, na profundidade 92cm e 3,93% na profundidade 5cm (figura 5). No entanto, há intervalos, por exemplo, entre e 5-48cm, de provável aumento da produtividade, inferidos pela abundância de foraminíferos, que não coincidem com o fortalecimento da ressurgência, porém estão de acordo com o aumento do COT, sugerindo uma relação com outro evento e não com a ressurgência. Tal evento teria como efeito o aumento do aporte de material continental, provavelmente proveniente do Rio Paraíba do Sul, o qual representa a provável principal fonte de material terrígeno para região de Cabo Frio (Alves et al.,198). Figura 5 Curva de COT testemunho CF2-2B. %COT prof(cm) Conclusões 2 4 O modelo cronológico obtido até agora não permite a interpolação das idades. No entanto, foi possível identificar com clareza um padrão de variabilidade da ressurgência de Cabo Frio, o qual permitirá uma interpretação dos mecanismos climáticos atuantes no Holoceno. Agradecimentos Á PETROBRÁS Apoio do Navio Oceanográfico Astrogaroupa; CAPES- bolsa de doutorado; Convênio CNPq/IRD-França Projeto PALEOTROPICA; FAPERJ Processo E-26/17698/24; CNPq Processo /24-8. Referências BARBIERI, E. B. Cabo Frio e Iguaba Grande, dois microclimas distintos a um curto intervalo espacial.1984 In: LACERDA, L.D; et al. (ed.). Restingas: origem, estrutura e processos. Niterói: CEUFF, 1994 p BÉ, A.W.H.; TOLDERLUND, D.S Distribuition and ecology of living planktonic foraminifera in surface waters of the Atlantic and Indian Oceans. In: FUNNEL, B.M.; RIEDEL, W.R. The micropaleontology of oceans. London: Cambridge, Univ. Press, 1971 p BOLLI, H.M.; SAUNDERS, J.B.; PERCH- NIELSEN, K Plankton Stratigraphy. Planktic foraminifera, calcareous nannofossils and calpionellids. Cambridge: Cambridge University Press, v.1. (Cambridge Earth Science Series). BOLTOVSKOY, E La corriente de Malvinas (un estudio en base a la investigación de foraminíferos).

6 Buenos Aires: Servicio de Hidrografia Naval, 84p. FARMER, F.C.; demenocal, P.B.; MARCHITTO,T.M. 22. Holocene variability in Benguela upwelling: implications for tropical atmospheric circulation. Conference on The Hadley Circulation: Present, Past and Future. Hawaii, 22. HERGURA, J.C Deep-sea benthic foraminifera and biogenic opal: glacial to post-glacial productivity changes in the western equatorial Pacific. Mar. Micropaleontology HÖLL C., MÜCKE, S.K-V. 2.Late Quaternary upwelling variations in the eastern Equatorial Atlantic Ocean as inferred from Dinoflafellate cysts, planktonic, and organic carbon content. Quaternary Research,n.54, p HUANG, B., JIAN, Z., CHENG, X., WANG, P. 22. Foraminiferal responses to upwelling variations in the South China Sea over the last 22. years. Marine Micropaleontology, n. 47, p KENNETT, J.P.; SRINVASAN, M. S Neogene planktonic Foraminifera. A phylogenetic atlas. Kansas: University of Kansas p. LOEBLICH, A. R.; TAPPAN, H Foraminifera genera and their classification. Van Nostrand Reinhold, p. MARCHANT, M.; HEBBELN, D.; WEFER, G. High resolution planktic foraminiferal record of the last 13.3 years from the upwelling area off Chile. Marine Geology. n.161, p MOREIRA DA SILVA, P.C. A ressurgência de Cabo Frio (I). Publicação do Instituto de Pesquisa da Marinha. Rio de Janeiro. n. 78, 56 p PEETERS, F.J.C., BRUMMER, G-J.A.; GANSSEN, G. The effect of upwelling on the distribution and stable isotope composition of Globigerina bulloides and Globigerinoides ruber (planktic foraminifera) in modern surface waters of the NW Arabian Sea. Global and Planetary Change, n.34, p STAINFORTH, R.M. et al Cenozoic planktonic foraminiferal zonation and characteristics of index forms (article 62). Kansas: University of Kansas Paleontological Institute, p. VALENTIN, J.L. Analyse des paramètres hydrobiologiques dans la remontée de Cabo Frio (Brésil). Marine Biology, n. 82, p VALENTIN, J.L.V. A ressurgência. Fonte de vida dos oceanos. Revista Ciência Hoje. v.18, n.12, p VICALVI, M.A. Zoneamento bioestratigráfico e paleoclimático dos sedimentos do Quaternário Superior do Talude da Bacia de Campos, RJ, Brasil. B. Geoci. PETROBRAS, Rio de Janeiro, n.11(1/2), p

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